LCC-VSC混合直流输电线路的组合型单端故障定位方法

电网换相换流器—电压源换流器(LCC-VSC)混合直流输电线路中的故障行波传播特性有别于常规直流和柔性直流的输电线路。文中针对混合直流输电线路分析了行波折反射过程及两端边界反射角的频变特性,确定了单端法故障定位装置的合理安装侧,提出了一种组合型单端故障定位新原理。首先,利用定位精度略低的固有频率法进行故障位置初测,以此粗略计算故障点第1次反射波的大致到达时刻。然后,再利用故障点反射波与对端母线反射波的波到达时刻的对称性质在行波传播时序图中匹配找到这2种反射波的精准波到达时刻。最后,根据初始行波、故障点第1次反射波和对端母线第1次反射波到达时刻实现故障定位。仿真实验表明,固有频率法的引入有效避免了由于无法准确区分故障点第1次反射波与对端母线第1次反射波所带来的定位误差,所提方法在LCC-VSC混合直流输电系统中能实现较准确的故障定位。     

一种反应输电线路故障行波的测距方法

分析了故障暂态电流行波的基本理论,提出了一种故障测距原理,以同母线上任一"有限长"非故障线路作为参考线路,通过比较由故障线路暂态电流行波与该参考线路暂态电流行波形成的反向行波浪涌与其对应的正向行波浪涌的极性,识别来自故障方向的行波浪涌,消除了来自参考线路的暂态行波浪涌的影响。通过以本原理构成的故障测距系统进行实际检验,测距精度明显高于目前故障录波器的测距精度。理论分析和实测波形分析均表明该原理是可行的,并可以同时适用于永久性故障和瞬时性故障,而且不受电压过零故障的影响,在标准模式下还不受线路对端母线反射波的影响。     

一种利用暂态电流行波的输电线路故障测距方法

提出了一种利用暂态电流行波的输电线路故障测距新方法。以同母线上任一“有限长”非故障线路作为参考线路,通过比较由故障线路暂态电流与该参考线路暂态电流形成的反向行波浪涌和对应的正向行波浪涌的极性,识别来自故障方向的行波浪涌,消除了来自参考线路的暂态行波浪涌的影响。EMTP仿真表明这种方法是可行的。     

基于反向行波的故障测距

提出了基于反向行波单端故障测距的方法。理论上求证出小尺度下小波模极大值在各类母线下都能反映反射波的波头,并且推导出通过判断第二次出现的行波与初始反向行波模极大值极性的异同,可以确定第二次出现行波的性质,从而得出故障距离。利用M atlab对一条500 kV输电线路发生单相接地时进行故障定位仿真,结果证明了该方法的正确性。     

一种输电线路故障测距新方法

针对传统距离保护方法存在许多不足,提出了一种输电线路故障测距新方法。该方法以同母线上任一“有限长”非故障线路作为参考线路,通过比较由故障线路暂态电流行波与该参考线路暂态电流行波形成的反向行波浪涌与其对应的正向行波浪涌的极性识别来自故障方向的行波浪涌,消除了来自参考线路的暂态行波浪涌的影响。通过电磁暂态分析软件仿真计算,表明该方法不仅能够对各种故障情况进行正确的识别,而且具有较高的精确度。     

小电流接地系统单相接地故障测距的研究——基于改进A型行波法

反向行波首次到达母线引起突变的模极大值极性与正向行波的相反,且在所有反极性模极大值中幅值最大、易于识别。对传统的A型行波法进行了改进,提出了综合利用不同极性的正向行波和反向行波进行故障测距的新方法,该方法有效地解决了传统的A型行波法存在的行波干扰问题。该方法以故障初始行波到达母线引起突变的幅值最大的正极性模极大值对应的时间作为故障测距的计时起点,并自动判断故障点位于故障线路的前半部分还是后半部分从而选择合适的计时终点。当故障点在线路的前半部分时,以故障点反射波到达母线引起突变的正极性模极大值对应的时间作为计时终点。当故障点位于线路的后半部分时,以线路对端反射波到达母线引起突变的负极性模极大值对应的时间作为计时终点。通过Matlab仿真实验验证了该方法的可行性,同时也证明了该方法具有一定的抗过渡电阻能力、不受中性点接地方式的影响。     

行波小波系数极大值极性法接地故障选线研究

为正确确定故障线路,保证系统安全,提高供电可靠性,研究了配电网中单相接地短路故障时的暂态行波特性。分析变压器的暂态行波特性及其对母线行波电压和线路行波电流的影响表明,行波初始过程中母线电压及各线路电流暂态行波的小波系数的显著规律是故障线路电流暂态行波0模量初始波头的小波系数的极大值极性,总是与其它线路电流和母线电压相反。然后利用暂态行波的小波系数极大值极性特征构成了一种新颖的故障选线保护判据,即利用母线零序电压突变量判断单相接地的时刻,通过识别母线电压及各线路电流初始波头小波系数的极大值极性特征,判断故障线路。利用MATLAB建立了一个典型的配电网系统模型,仿真结果证明该选线算法的有效性,最后对该法的应用提出相关的建议。     

计及模速差异与杂散电容的反向行波辨识

单端法是行波测距研究的热点,但第2个浪涌波头的辨识因非故障线路及故障对端母线的存在变得困难。为此藉助故障行波线模与零模波速的差异提出一种区分故障半程内外的辅助判据。反向行波虽能有效抑制相邻非故障线路行波折射的影响,但仅基于极性比较的方法并不能准确地辨识出第2个电压行波,故考虑电压行波在实际变电站母线杂散电容处的传播特性,即电压行波在杂散电容处的初始反射系数恒为负的结果而利用第2个反向行波相对极性进行波头辨识。理论分析和实际仿真结果表明,这种方法不受线路两端母线类型影响,对单端行波测距法的有效实施有非常现实的意义。     

基于行波叠加特征分析的VSC-HVDC输电系统单端故障定位

为保障电压源换流器型直流输电(voltage source converter HVDC,VSC-HVDC)系统的可靠运行,提出了一种利用行波叠加特征的VSC-HVDC输电线路单端故障定位方法。由于VSC-HVDC输电线路两端直流母线处并联有大电容,直流线路发生单极接地故障后,1模故障分量网络中的电压行波具有"直流母线处全反射,故障点处主要为折射,反射改变电压极性,折射不改变电压极性"的特点。据此在故障分量网络中以行波首次到达本端的时刻为起点,通过计算找出沿线电压前行波和反行波的最强叠加点,该叠加点到对端的距离即是故障距离。PSCAD下的仿真结果显示该方法的故障定位误差≤0.06%,耐过渡电阻能力可达300Ω。该仿真结果表明该方法的故障定位精度高,易于实现故障定位的自动化,在VSC-HVDC输电线路中具有一定的实用价值。     

基于波前陡度的直流输电线路单端行波测距方法

针对直流输电线路单端行波测距故障点反射波波头识别困难,利用直流线路过电压吸收电容接地端互感器二次侧电流间接获取线路故障行波,基于直流线路故障初始行波波前陡度和故障距离的关系,结合EMD分解IMF1模极大值故障波头标记,提出了故障点反射波头的自动识别方法。对单端故障行波数据进行EMD分解,利用IMF1模极大值标记各波头到达测量端故障的时刻;根据线路故障初始波头波前陡度计算初步故障距离,从已标记的波头中筛选与该距离最接近的模极大值点,确定故障点反射波,实现单端行波自动测距。在PSCAD/EMTDC中建立了±500 kV直流线路仿真模型,结果表明,所提算法能有效识别故障点反射波,在不同故障条件下算法具有较好的适用性。     

利用行波电压分布特征的柔性直流输电线路单端故障定位

提出了一种基于分布参数模型的柔性直流输电线路单端故障定位原理。由于柔性直流输电线路两端并联有大电容,直流线路发生单极接地故障后,1模故障分量网络中的电压行波具有以下2个特点:在两端直流母线处全反射,故障点处主要为折射;反射改变极性,折射不改变极性。据此可以在1模故障分量网络中计算本端第1次电压反射波及其前行路径上的电压分布,找出该电压分布的最强正跳变点,该点到对端的距离即为故障距离。该方法的故障定位精度高,理论上不受过渡电阻的影响,无需人工识别行波波头,易于实现故障定位的自动化,仿真结果表明该方法具有全线的适用性。     

利用故障线路暂态波形的新型故障测距方法

分析了故障暂态电流行波的基本理论,在此基础上提出了一种新的单端行波故障测距原理,即利用故障线路暂态行波的现代行波故障测距原理,并将其划分为2种运行模式,标准模式下的原理是利用在线路测量端感受到的由本端分闸初始行波浪涌形成的第1个正向行波浪涌与其在故障点反射波之间的时延计算测量点到故障点之间的距离,而扩展模式下是利用在线路测量端感受到的由对端分闸初始行波浪涌透过故障点到达本端时产生的第1个正向行波浪涌与其在故障点反射波之间的时延计算测量点到故障点之间的距离,理论分析和实测波形分析均表明该原理是可行的,并可以同时适用于永久性故障和瞬时性故障,而且不受电压过零故障的影响,在标准模式下还不受线路对端母线反射波的影响,从而克服了现有单端行波故障测距原理所存在的不足.     

利用故障线路暂态波形的新型故障测距方法

分析了故障暂态电流行波的基本理论,在此基础上提出了一种新的单端行波故障测距原理,即利用故障线路暂态行波的现代行波故障测距原理,并将其划分为2种运行模式,标准模式下的原理是利用在线路测量端感受到的由本端分闸初始行波浪涌形成的第1个正向行波浪涌与其在故障点反射波之间的时延计算测量点到故障点之间的距离,而扩展模式下是利用在线路测量端感受到的由对端分闸初始行波浪涌透过故障点到达本端时产生的第1个正向行波浪涌与其在故障点反射波之间的时延计算测量点到故障点之间的距离,理论分析和实测波形分析均表明该原理是可行的,并可以同时适用于永久性故障和瞬时性故障,而且不受电压过零故障的影响,在标准模式下还不受线路对端母线反射波的影响,从而克服了现有单端行泼故障测距原理所存在的不足。     

基于数学形态学的高压直流输电线路无通道保护研究

高压直流输电线路的行波保护，分有通道保护和无通道保护2种方式。现有输电线路行波故障测距的共同缺点是：无论单端法还是双端法都会由于故障发生时行波波速的不确定，给故障定位造成误差。新型的基于单端行波故障澳4距的无通道保护方案，利用数学形态学检测故障波形，准确确定暂态初始行波、故障点反射波、对端母线反射波到达保护装置端的时间，能实现故障准确判别和故障定位。     

一种识别输电线路单相接地故障下第二个反向行波的方法

识别第2个反向行波来自于故障点反射波还是对端母线反射波是单端行波测距和行波测距式距离保护的关键。基于输电线路单相接地故障的交叉透射现象,提出一种不受线路两侧母线结构影响的识别第2个反向行波的新方法。首先利用初始行波与第2个反向行波进行初步测距,判定故障区域;然后根据故障区域确定第2个反向行波的特征波对;最后根据第2个反向行波与其特征波对的极性关系判断第2个反向行波的来源,若第2个反向行波与特征波对的极性相同,则为来自故障点的反射波;若极性相反,则为来自对端母线的反射波。大量EMTP仿真验证了所提方法的可行性和有效性。     

VSC-HVDC输电线路单端行波自动化故障定位方法研究

为保证电压源换流器型高压直流输电(voltage sourcedconverter-HVDC,VSC-HVDC)系统的可靠运行,提出一种基于分布参数模型的VSC-HVDC输电线路单端行波自动化故障定位方法。在1模故障分量网络中,电压行波具有以下2个特点:行波反射会改变极性,折射不改变极性;行波在两端直流母线处会发生全反射,在故障点处则折射大于反射。据此可以得出,测点接收到的所有电压反行波中,来自对端母线第1次反射的反行波是最强的正极性反行波。进而可以根据电压行波首次到达本端测点和对端直流母线处第1次反射的反行波到达测点的时间差实现故障定位。PSCAD下的仿真结果表明,本算法原理正确,具有较高的定位精度,最大误差不超过600 m,且理论上不受过渡电阻的影响,更重要的是无需人工识别行波波头,易于实现故障定位的自动化。     

基于行波相关特征的环形电网故障定位方法

由短距离、高电压等级输电线路构成的城市环网,在发生故障时的故障行波特征相对复杂.通过研究环形电网发生接地故障后的故障行波传播特征,提出一种环形电网故障定位方法,该方法采用小波法提取各母线节点在故障后的行波特征量,根据各母线节点初始波头时间关系,寻找到一段非故障线路,并根据各母线波头时间确定故障线路,对于复杂的母线近区故...     

与波速无关的柔性直流输电线路单端行波故障测距算法

基于行波测距原理,提出一种不受波速影响的柔性直流输电线路单端故障测距算法。由于柔性直流输电线路两侧并联大电容,行波在母线处发生全反射。通过对波头的跳变强度和极性,以及在时间轴上的位置关系等3个方面进行分析,为初始反行波和初始前行波首次到达母线测点的时间、以及初始反行波经故障点反射后第二次到达测点的时间的识别和标定提出一套可靠依据,进而推导出一种测距算法。PSACD仿真结果表明,该算法原理正确,具有较高的测距精度。     

基于波前陡度的输电线路单端行波故障测距

输电线路单端行波故障测距方法中故障点反射波头识别困难.故障初始行波的波前陡度与故障距离相关,文中分析了波前陡度与故障距离的关系,提出了波前陡度与小波波头识别相结合的单端行波定位方法.方法首先对线路故障后记录的单端行波波形求取小波变换模极大值,获取初始波头及各反射波头起始点,再通过首波头波前陡度计算初步故障距离,筛选最接近该距离的小波模极大值以确定故障点反射波头并进行精确测距.算例结果证明了该方法的有效性.     

基于行波原理的直流输电线路过渡电阻在线测量

直流输电线路发生故障后,在通过行波故障测距装置获得故障点位置信息的基础上,若还能进一步了解故障点过渡电阻的信息,并由此推断故障性质和故障原因,对故障快速查找和修复是极为有利的.在分析直流输电线路故障暂态行波产生机理和传播特性的基础上,提出基于行波原理的直流输电线路过渡电阻在线测量方法,即利用故障初始行波浪涌幅值的过渡电阻初始值测量法、利用正向行波浪涌及其在故障点反射波之间幅值关系的过渡电阻中间值测量法、利用线路两端故障电压和电流的过渡电阻稳态值测量法.仿真分析表明所提出的直流输电线路过渡电阻在线测量方法是可行的,并且具有较高的测量精度.